Устройство для автоматического измерения скорости ультразвука

Устройство для автоматического измерения скорости ультразвука

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социапистическик

Республик ()))881605 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву(22) Заявлено 17. 10. 79 (21) 2829294/25-10 с присоединением заявки 1)к) (23) Приоритет

Опубликовано 15. 11. 81. Бюллетень 11(е 42

Дата опубликования описания (51)М. Кл.

6 О1 N 29/00 еооударотвкниый комитет

СССР по делеи изобретений и открытий (53) УДК 621. З17. . 39 (088. 8) (72) Авторы изобретения

E. Г, Па(цук и Б, П. Пашаев

Дагестанский государственный университет им. В.И. Ленина (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО" ДЛЯ АВТОИАТИЧЕСКОГО ИЗ11ЕРЕНИЯ СКОРОСТИ

УЛЬТРАЗВУКА

Изобретение относится к исследованию свойств и контролю качества материалов ультразвуковыми методами.

Известен измеритель скорости ультразвука, содержащий два ультразвуковых преобразователя, к одному из которых подключен генератор, а к другому — приемное устройство (1) .

Недостатком этого устройства является малая точность измерения.

Наиболее близким по техническои

10 сущности к изобретению является устройство для измерения скорости ультразвука в средах содержащее после"

4 довательно соединенные синтезатор

15 частоты, стробирующий усилитель, -ограничитель, усилитель, селектор и экстремальный регулятор, выход которого подключен к входу синтезатора частоты, а также частотомер, подклю20 ченный к выходу синтезатора частоты, и генератор видеоимпульсов, подключенный к входу стробирующего усилителя, и измерительную ультразвуковую линию, подключенную к выходу ограничителя. Стробируемый усилитель открывается парами импульсов генератора видеоимпульсов и "вырезает" из высокочастотного сигнала синтезатора частоты пары зондирующих прямоугольных радиоимпульсов. Радиоимпульсы через ограничитель поступают на ультразвуковую линию, в которой преобразуются в ультразвуковые импульсы, претерпевающие отражения в волноводе,и образце.

Таким образом, на выходе ограничителя имеются два цуга эхо-импульсов, которые поступают через усилитель на селектор. Селектор управляется задержанным видеоимпульсом генератора так, что на вход экстремального регулятора поступает только выбранный эхо-импульс. Изменяя задержку между парами видеоимпульсов генератора можно измерять задержку между цугами эхо-импульсов и добиться наложения интересующей пары эхо-импуль605

10 () }. 15

3 881 сов. При изменении частоты синтезатора наблюдается интерференция наложенных импульсов. Управление частотой синтезатора с помощью сигнала постоянного тока, вырабатываемого экстремальным регулятором по величине поступающих íà его вход интерферирующих эхо-импульсов, позволяет автоматически поддерживать частоту синтезатора соответствующей условию минимума или максимума интерференции.

Из условия экстремума интерференции получена расчетная формула устройства

2(f

С =- — г- - — — — — 1

ы- р

А. где С вЂ” измеряемая скорость ультразвука: (— длина о бр аз ц а: частота синтезатора, соответствующая и-ному экстремуму интерференции:

К вЂ” число длин волн, укладывающееся на двойной длине образца: сдвиг фазы при отражении ультразвуковой волны от границы раздела волновод-образец.

Иэ формулы (1) следует, что любые изменения скорости ультразвука С будут однозначно связаны с частотой синтезатора устройства 11измеряемой частотомером, причем чувствительность

-б устройства может достигать 10 и более (2) .

Недостатки известных устрбйств заключаются в том, что с изменением пизменяется величина сдвига фазы 111, что вносит все возрастающую с изменением величины систематическую погрешность. Кроме того, для улучшения отношения сигнал/помеха, необходимого для достижения высокой чувствитель ности., стробируемый усилитель и усилитель делают резонансными. Отклонение от резонанса ухудшает отношение сигнал/помеха в устройстве, что существенно снижает его чувствительность при изменении величины

Целью изобретения является увеличение точности измерений за счет уменьшения систематической погрешности измерения скорости ультразвука С и сохранение высокой чувствительности метода в достаточно широком интервале изменения С.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены частотный дискриминатор, опорный генератор, счетчик и реле, причем, первый вход частотного дискриминатора подключен к выходу синтезатора частоты, второй вход подключен к опорному генератору, первый выход частотного дискриминатора подключен к входу счетчика, его второй выход через реле подключен ко второму входу экстремального регулятора, при этом второй выход генератора видеоимпульсов подключен ко второму входу селектора.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит синтезатор частоты 1, стробируемый усилитель 2, генератор видеоимпульсов 3, ограничитель 4, ультразвуковую измерительную линию 5, усилитель 6, селектор 7, экстремальный регулятор 8, частотомер 9, частотный дискриминатор 10, опорный генератор 11, реле 12, счетчик 13.

Устройство работает следующим образом.

Первоначально в режиме ручного управления экстремальный регулятор настроен так, что синтезатор l вырабатывает частоту f, близкую к частоте выбранного экстремума интерференции 1„ . Опорный генератор ll вырабатывает частоты 5,и, отличающиеся от -„на +A) è -hf причем hfнесколько больше Aj где Ь д =д

Когда частота минимума интерференции

1„ незначительно отличается от 1 работа устройства в автоматическом режиме не отличается от работы известного устройства.

Когда же скорость ультразвука изменяется настолько, что соответствующая ей частота 1- станет больше

,+ 1 (или меньше f — 4f), частотный дискриминатор 10 подает сигнал на реле 12, которое переведет экстремальный регулятор 8 в режим ручного управления, и частота синтезатора вернется к величине f . После этого экстремальный регулятор возвращает" ся с помощью реле 12 в автоматический режим и частота синтезатора устанавливается на величине „ +1 (или „ ), соответствующей следующему номеру экстремума интерференции.

Счетчик 13 регистрирует число и знак срабатывания частотного дискриминато5 88 ра. Скорость ультразвука при этом вычисляется по формуле

2 и tp

С (a p)- Ч»

)1 где P — показания счетчика 13 с его знаком.

Таким образом, независимо от изменения скорости ультразвука в образце С, частота синтезатора, а значит и частота заполнения ультразвуковых импульсов не отклоняется от первоначально выбранной f более чем на величину Ь =, которая и Г может быть выбрана достаточно малой, чтобы исключить источники погрешности.

Предложенное устройство по сравнению с известными позволяет существенно снизить систематические погрешности, связанные с наличием сдвига фазы при отражении ультразвуковой волны от границ раздела. Устройство позволяет также сохранить высокую чувствительность метода в широком интервале изменения величины измеряемой скорости ультразвука.

Формула изобретения

Устройство для автоматического измерения скорости ультразвука, содержащее последовательно соединенные синтезатор частоты, стробирующий уси1605 6 литель, ограничитель, усилитель, селектор и экстремальный регулятор, выход которого подключен к входу синтезатора частоты, а также частотомер, подключенный к выходу синтезатора частоты, генератор видеоимпульсЬв выход которого подключен к стробирую щему усилителю, и ультразвуковую измерительную линию, подключенную

30 к выходу ограничителя, о т л и ч а вщ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и чувствительности в широком интервале значений скорости ультразвука, в него введены

15 частотный дискриминатор, опорный генератор, счетчик и реле, причем, пер вый вход частотного дискриминатора подключен к выходу синтезатора часточъ(, второй вход подключен к опорному

20 генератору, первый выход частотного дискриминатора подключен к входу счетчика, его второй выход через реле подключен ко второму входу экстремального регулятора, при этом второй

25 выход генератора видеоимпульсов подключен ко второму входу селектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Колесников А.Е. Ультразвуковые ур измерения. М., "Стандарт", 1970, с.82.

2. Spetzler Н.А. à.î., High Temperature - High Pressure,N 7, 1975, р.481.

Составитель H. Бурбело

Редактор М. Погориляк Техред Р,Олиян Корректор, М. Пожо

Заказ 9961 66 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная,